Evidencia termodinámica de aislante Chern fraccional en muaré MoTe2

Naturaleza (2023)Cita este artículo

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Los aisladores de Chern, que son los análogos reticulares de los estados cuánticos de Hall, pueden potencialmente manifestar órdenes topológicos de alta temperatura en un campo magnético cero para permitir dispositivos cuánticos topológicos de próxima generación 1-3. Hasta la fecha, se han demostrado experimentalmente aisladores Chern enteros en varios sistemas con un campo magnético nulo 3, 4-8, pero se ha informado de aisladores Chern fraccionarios solo en sistemas basados en grafeno bajo un campo magnético finito 9,10. La aparición de materiales semiconductores muaré 11, que soportan bandas planas topológicas sintonizables 12,13, abre una nueva oportunidad para realizar aisladores Chern fraccionados 13-16. Aquí, presentamos evidencia termodinámica de aisladores de Chern tanto enteros como fraccionarios en un campo magnético cero en bicapa retorcida de ángulo pequeño MoTe2 mediante la combinación de la compresibilidad electrónica local y las mediciones magnetoópticas. En el factor de llenado de huecos ${\boldsymbol{\nu }}$ = 1 y 2/3, el sistema es incompresible y rompe espontáneamente la simetría de inversión del tiempo. Mostramos que son aisladores de Chern enteros y fraccionarios, respectivamente, a partir de la dispersión del estado en el factor de llenado con el campo magnético aplicado. Además, demostramos transiciones de fase topológicas sintonizadas con campos eléctricos que involucran a los aisladores de Chern. Nuestros hallazgos allanaron el camino para la demostración de la conductancia Hall fraccional cuantificada y la excitación y el trenzado anyónicos 17 en materiales semiconductores muaré.

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Estos autores contribuyeron igualmente: Yihang Zeng, Zhengchao Xia

Departamento de Física, Universidad de Cornell, Ithaca, Nueva York, EE. UU.

Yihang Zeng, Kin Fai Mak y Jie Shan

Escuela de Física Aplicada y de Ingeniería, Universidad de Cornell, Ithaca, Nueva York, EE. UU.

Zhengchao Xia, Kaifei Kang, Jiacheng Zhu, Patrick Knüppel, Chirag Vaswani, Kin Fai Mak y Jie Shan

Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Tsukuba, Japón

Kenji Watanabe y Takashi Taniguchi

Instituto Kavli de Cornell para la Ciencia a Nanoescala, Ithaca, Nueva York, EE. UU.

Kin Fai Mak y Jie Shan

También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.

Correspondencia a Kin Fai Mak o Jie Shan.

Reimpresiones y permisos

Zeng, Y., Xia, Z., Kang, K. et al. Evidencia termodinámica de aislante Chern fraccional en muaré MoTe2. Naturaleza (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06452-3

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Recibido: 01 de mayo de 2023

Aceptado: 18 de julio de 2023

Publicado: 26 de julio de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06452-3

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